CN110445009A - 基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器 - Google Patents

基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器 Download PDF

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Abstract

本发明的目的一是：解决增益光纤随机双折射效应导致的光纤布里渊放大器增益减小和增益抖动问题，同时省略传统单泵浦光纤布里渊放大器需要调整信号光和泵浦光相对偏振态的步骤，使任意输入偏振态的信号光都能够获得稳定的高增益；目的二是：区分出真正的放大信号和放大的自发布里渊闪射噪声。为此，在泵浦激光器后面加入了由50:50光纤分路器、第一掺铒光纤放大器、第一偏振控制器、第二掺铒光纤放大器、第二偏振控制器、50:50光纤合路器构成的正交双泵浦产生单元；在光纤环形器的输出端加入了由第三偏振控制器、偏振分束器组成的放大信号筛选单元。

Description

基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器
技术领域
本发明涉及基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器，特别是涉及能够克服光纤随机双折射效应，提高增益大小和稳定性的光纤布里渊放大器，属于激光技术领域。
背景技术
与传统的掺铒光纤放大器相比，光纤布里渊放大器具有更高的增益。光纤布里渊放大器是利用光纤的受激布里渊散射效应实现对信号光的放大，受激布里渊散射是单模光纤中最重要的非线性效应之一，其在包括慢光、光纤激光器、光纤传感器等领域都有着重要的应用。在传统的光纤布里渊放大器中，需要放大的微弱信号光和泵浦光分别从增益光纤的两端对向输入，且泵浦光频率高于微弱信号光频率10-11GHz。
光纤布里渊放大器的增益受到泵浦光和信号光相对偏振态的影响，当泵浦光和信号光相同偏振态时，增益最大；当泵浦光和信号光偏振态处于正交状态时，增益最小。为了使光纤布里渊放大器获得高的增益效率，需要使用偏振控制器对输入的泵浦光或者信号光的偏振态进行调节。虽然可以通过偏振控制器调节输入光纤的泵浦光和信号光偏振态达到一致，从而使放大器获得较高增益。但由于光纤布里渊放大器所使用的增益光纤长达数千米，且受到光纤随机双折射效应的影响。泵浦光和信号光的偏振态在增益光纤中无法保持固定不变，导致光纤布里渊放大器无法获得最高的增益。同时由于光纤随机双折射会受到如温度、应力等环境因素的影响而随机变化，进而给布里渊放大器的增益带来一定的抖动。
本发明的目的是解决光纤布里渊放大器增益受泵浦光和信号光相对偏振态以及增益光纤随机双折射效应的影响，提出基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器，其目的是解决增益光纤随机双折射效应导致光纤布里渊放大器增益减小和抖动问题，还解决了对不同偏振态的微弱信号进行放大时，需要对泵浦光和微弱信号光的相对偏振态进行调节的问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提出基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器，包括：作为泵浦的泵浦激光器、能够生成正交双泵浦的正交双泵浦产生单元、光纤环形器、作为放大媒体的增益光纤、通过区分光信号偏振态的放大信号筛选单元；所述泵浦激光器的输出端与正交双泵浦产生单元的输入端相连，正交双泵浦产生单元的输出端与光纤环形器的第一端口相连，光纤环形器的第二端口与增益光纤相连，增益光纤的另一端口作为放大光信号的输入端口，光纤环形器的第三端口与放大信号筛选单元的输入端口相连。
作为优选例，所述正交双泵浦产生单元包括：将输入泵浦信号功率一分为二的50:50光纤分路器、对上路泵浦功率进行放大的第一掺铒光纤放大器、对上路泵浦的偏振态进行调节的第一偏振控制器、对下路泵浦功率进行放大的第二掺铒光纤放大器、对下路泵浦的偏振态进行调节的第二偏振控制器、将上路和下路泵浦合二为一的50:50光纤合路器；所述50:50光纤分路器的第一端口与第一掺铒光纤放大器的输入端口相连，第一掺铒光纤放大器的输出端口与第一偏振控制器的输入端口相连，第一偏振控制器的输出端口与50:50光纤合路器的第一端口相连，50:50光纤分路器的第二端口与第二掺铒光纤放大器的输入端口相连，第二掺铒光纤放大器的输出端口与第二偏振控制器的输入端口相连，第二偏振控制器的输出端口与50:50光纤合路器的第二端口相连。
作为优选例，所述放大信号筛选单元包括：对放大信号进行偏振控制的第三偏振控制器、对放大信号和放大的自发布里渊散射噪声进行区分的偏振分束器；所述第三偏振控制器的输出端口与偏振分束器的输入端口相连，偏振分束器的第二输出端口作为放大器的输出端口。
作为优选例，所述增益光纤为单模光纤。
作为优选例，所述泵浦激光器输出光为线偏振光。
作为优选例，所述泵浦激光器为可调谐激光器，频率调谐率小于10兆赫兹。
(三)有益效果
本发明提出的基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器，利用了由光纤分路器、光纤合路器、两个掺铒光纤放大器、两个偏振控制器组成的正交双泵浦产生单元。与使用单泵浦的光纤布里渊放大器相比，本发明解决了增益光纤随机双折射效应导致光纤布里渊放大器增益减小和抖动的问题，还省略了调整信号光和泵浦光相对偏振态的步骤。并且，利用由偏振控制器和偏振分束器组成的放大信号筛选单元筛选出与原信号偏振态相同的放大后信号，过滤掉了放大的自发布里渊散射噪声。因此基于双正交的光纤布里渊放大器能够对任意偏振态的输入信号光进行稳定的、高增益的有效放大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器的结构示意图；
图1中1、Pump Laser，泵浦激光器；2、Optical Fiber Divider，50:50光纤分路器；3、First Erbium-doped Fiber Amplifier，第一掺铒光纤放大器；4、Second Erbium-dopedFiber Amplifier，第二掺铒光纤放大器；5、First Polarization Controller，第一偏振控制器；6、Second Polarization Controller，第二偏振控制器；7、Optical FiberCombiner，50:50光纤合路器；8、Optical Circulator，光纤环形器；9、Gain Fiber，增益光纤；10、Third Polarization Controller，第三偏振控制器；11、Polarization BeamSplitter，偏振分束器；12、Double Orthogonal Pump Generator Unit,正交双泵浦产生单元；13、Amplified Signal Screening Unit,放大信号筛选单元。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明:
如图1所示，本实施例的光纤布里渊放大器，包括：作为泵浦的泵浦激光器(1)、能够生成正交双泵浦的正交双泵浦产生单元(12)、光纤环形器(8)、作为放大媒体的增益光纤(9)、通过区分信号偏振态的放大信号筛选单元(13)，所述泵浦激光器(1)的输出端与正交双泵浦产生单元(12)的输入端相连，正交双泵浦产生单元(12)的输出端与光纤环形器(8)的第一端口(8a)相连，光纤环形器(8)的第二端口(8b)与增益光纤(9)相连，增益光纤(9)的另一端口作为放大信号的输入端口，光纤环形器(8)的第三端口(8c)与放大信号筛选单元(13)的输入端口相连。
所述的光纤布里渊放大器，所述正交双泵浦产生单元(12)包括：将输入泵浦信号功率一分为二的50:50光纤分路器(2)、对上路泵浦功率进行放大的第一掺铒光纤放大器(3)、对上路泵浦的偏振态进行调节的第一偏振控制器(5)、对下路泵浦功率进行放大的第二掺铒光纤放大器(4)、对下路泵浦的偏振态进行调节的第二偏振控制器(6)、将上路和下路泵浦合二为一的50:50光纤合路器(7)，所述50:50光纤分路器(2)的第一端口(2a)与第一掺铒光纤放大器(3)的输入端口相连，第一掺铒光纤放大器(3)的输出端口与第一偏振控制器(5)的输入端口相连，第一偏振控制器(5)的输出端口与50:50光纤合路器(7)的第一端口(7a)相连，50:50光纤分路器(2)的第二端口(2b)与第二掺铒光纤放大器(4)的输入端口相连，第二掺铒光纤放大器(4)的输出端口与第二偏振控制器(6)的输入端口相连，第二偏振控制器(6)的输出端口与50:50光纤合路器(7)的第二端口(7b)相连，所述第一掺铒光纤放大器(3)和第二掺铒光纤放大器(4)拥有相同的增益，所述第一偏振控制器(5)和第二偏振控制器(6)调整上路光信号与下路光信号相互正交。
所述的光纤布里渊放大器，所述放大信号筛选单元(13)包括：对放大后信号进行偏振控制的第三偏振控制器(10)、对放大后信号和放大的自发布里渊散射噪声进行区分的偏振分束器(11)，所述第三偏振控制器(10)的输出端口与偏振分束器(11)的输入端口相连，偏振分束器(11)的第二输出端口(11b)作为放大器的输出端口。
所述的光纤布里渊放大器，所述增益光纤(9)为单模光纤。
所述的光纤布里渊放大器，所述泵浦激光器(1)输出光为线偏振光。
所述的光纤布里渊放大器，所述泵浦激光器(1)为可调谐激光器，频率调谐率小于10兆赫兹。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器，其特征在于，该放大器包括：作为泵浦的泵浦激光器(1)、能够生成正交双泵浦的正交双泵浦产生单元(12)、光纤环形器(8)、作为放大媒体的增益光纤(9)、通过区分信号偏振态的放大信号筛选单元(13)；
所述泵浦激光器(1)的输出端与正交双泵浦产生单元(12)的输入端相连，正交双泵浦产生单元(12)的输出端与光纤环形器(8)的第一端口(8a)相连，光纤环形器(8)的第二端口(8b)与增益光纤(9)相连，增益光纤(9)的另一端口作为放大信号的输入端口，光纤环形器(8)的第三端口(8c)与放大信号筛选单元(13)的输入端口相连。
2.按照权利要求1所述的基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器，其特征在于，所述正交双泵浦产生单元(12)包括：将输入泵浦信号功率一分为二的50:50光纤分路器(2)、对上路泵浦功率进行放大的第一掺铒光纤放大器(3)、对上路泵浦的偏振态进行调节的第一偏振控制器(5)、对下路泵浦功率进行放大的第二掺铒光纤放大器(4)、对下路泵浦的偏振态进行调节的第二偏振控制器(6)、将上路和下路泵浦合二为一的50:50光纤合路器(7)；
所述50:50光纤分路器(2)的第一端口(2a)与第一掺铒光纤放大器(3)的输入端口相连，第一掺铒光纤放大器(3)的输出端口与第一偏振控制器(5)的输入端口相连，第一偏振控制器(5)的输出端口与50:50光纤合路器(7)的第一端口(7a)相连，50:50光纤分路器(2)的第二端口(2b)与第二掺铒光纤放大器(4)的输入端口相连，第二掺铒光纤放大器(4)的输出端口与第二偏振控制器(6)的输入端口相连，第二偏振控制器(6)的输出端口与50:50光纤合路器(7)的第二端口(7b)相连。
3.按照权利要求1所述的基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器，其特征在于，所述放大信号筛选单元(13)包括：对放大信号进行偏振控制的第三偏振控制器(10)、对放大信号和放大的自发布里渊散射噪声进行区分的偏振分束器(11)；
所述第三偏振控制器(10)的输出端口与偏振分束器(11)的输入端口相连，偏振分束器(11)的第二输出端口(11b)作为放大器的输出端口。
4.按照权利要求1所述的基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器，其特征在于，所述增益光纤(9)为单模光纤。
5.按照权利要求1所述的基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器，其特征在于，所述泵浦激光器(1)输出光为线偏振光。
6.按照权利要求1和5所述的基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器，其特征在于，所述泵浦激光器(1)为可调谐激光器，频率调谐率小于10兆赫兹。
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